故事發生在《終結者2》10年之后，終結者又回來了。此時John Connor(Nick Stahl) 飾)已經22歲，他的母親去世后，他過著隱姓埋名的生活，不愿意面對即將到來的命運。但是，命運并不以他的意志為轉移，“天網”經歷了兩個失敗之后，派出了更為先進的T-X終結者（Kristanna Loken 飾）來追殺他，人類也同樣送回了T-800改良后的終結者T-850（Arnold Schwarzenegger飾）保護John。John巧遇了兒時的伙伴，獸醫Kate Brewster（Claire Danes 飾)，Kate的父親是美國軍方“天網”系統的負責人，她本人也將成為人類叛軍的副統領，理所當然成了T-X的打擊對象。二人在T-850的保護下，開始了逃亡之路。同時，美國電腦系統病毒入侵，人類束手無策之下準備啟用“天網”，一旦“天網”接管美國軍...